專利名稱：盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有直徑為1英寸或更小的盤形記錄媒體的盤裝置。
背景技術(shù)：
作為典型的盤裝置的磁盤裝置包括容納在殼體中的磁盤、支承該盤并使該盤旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)、用于從該盤讀取信息和向該盤寫入信息的磁頭和支承該磁頭以便于其相對(duì)于盤移動(dòng)的托架組件。該托架組件具有可搖擺地支承的臂件和從該臂件延伸的懸架。磁頭單個(gè)地支承在各個(gè)懸架的延伸端部上。每個(gè)磁頭都具有一個(gè)安裝在其相應(yīng)的懸架上的滑動(dòng)器和滑動(dòng)器上的頭部。該頭部包括用于讀寫信息的再現(xiàn)元件和記錄元件。
滑動(dòng)器具有面對(duì)磁盤的記錄表面的對(duì)向表面?；瑒?dòng)器通過懸架受到給定的頭荷重，該荷重指向磁盤的磁記錄層。當(dāng)磁盤裝置被致動(dòng)時(shí)，在旋轉(zhuǎn)的盤和該滑動(dòng)器之間產(chǎn)生氣流。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的表面效應(yīng)原理，使滑動(dòng)器在盤的記錄表面上方飛行的力作用在滑動(dòng)器的對(duì)向表面上。通過使飛行力和頭荷重平衡，可以使滑動(dòng)器以給定的間隙在磁盤的記錄表面上方飛行。
在不考慮磁盤上的徑向位置的情況下，滑動(dòng)器的飛行高度基本相同。盤的旋轉(zhuǎn)頻率是固定的，并且其線速度依徑向位置而變化。由于磁頭由旋轉(zhuǎn)的托架組件定位，而且斜交角(skew angles)(氣流方向和滑動(dòng)器的中心線之間的夾角)也依盤上的徑向位置而變化。因此，在設(shè)計(jì)滑動(dòng)器時(shí)，必須通過恰當(dāng)?shù)氐睦靡缽较虮P位置而變化的上述兩個(gè)參數(shù)而限制取決于徑向盤位置的飛行高度的變化。
考慮到工作環(huán)境的變化，期望盤裝置在低壓的高原環(huán)境下平穩(wěn)地工作。如果只考慮頭荷重和基于空氣流體潤滑作用在滑動(dòng)器的對(duì)向表面上的正壓之間的平衡而構(gòu)造磁頭，那么在低壓環(huán)境下，由空氣流體潤滑所產(chǎn)生的正壓被降低。因此，滑動(dòng)器必然在飛行高度減小或者磁頭接觸磁盤表面處達(dá)到平衡。
例如，在日本專利申請(qǐng)公開文獻(xiàn)No.2001-283549所描述的盤裝置中，為了防止飛行高度的減小，負(fù)壓腔形成在滑動(dòng)器的對(duì)向表面的中央附近。負(fù)壓腔由在不同于空氣出口方向的其它三個(gè)方向上被突出的軌道圍繞的凹陷部限定?；瑒?dòng)器構(gòu)造成依靠負(fù)壓腔產(chǎn)生的負(fù)壓、頭荷重、正壓之間的平衡飛行。在低壓環(huán)境下，根據(jù)該構(gòu)型，所產(chǎn)生的正壓減小時(shí)，負(fù)壓也減小。因此滑動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)飛行高度的較少量的減小。中心墊在滑動(dòng)器的空氣出口端側(cè)形成在負(fù)壓腔中。頭部形成在滑動(dòng)器的出口側(cè)端表面上，因而位于中心墊附近。因此，可以通過適當(dāng)?shù)夭贾没瑒?dòng)器的對(duì)向表面的不規(guī)則形狀來調(diào)整滑動(dòng)器的減壓時(shí)的飛行高度、飛行姿態(tài)以及飛行高度的減小。
隨著磁盤裝置的小型化發(fā)展，現(xiàn)代磁盤的直徑已經(jīng)減小。盡管到目前為止3.5英寸和2.5英寸的磁盤仍然流行，但1.8英寸、1.0英寸和0.85英寸盤裝置已經(jīng)商品化或者被預(yù)計(jì)商品化。利用它們的小型，這些磁盤裝置主要安裝在移動(dòng)設(shè)備中。
另一方面，對(duì)于這些小直徑磁盤裝置的頭滑動(dòng)器來說，盤的線速度隨著盤直徑的減小而降低，并且支承滑動(dòng)器的空氣軸承力減小。因此，當(dāng)承載希望的頭壓力荷重時(shí)，難以確保所要求的滑動(dòng)器的各種特性，例如飛行高度的線速度依賴性、減壓時(shí)的飛行高度的減小等。該頭壓力荷重的確定主要取決于耐沖擊性，并且移動(dòng)設(shè)備需要較高的耐沖擊性。因此，即便在小直徑磁盤裝置中，也不能盲目地減小頭壓力荷重。
減壓時(shí)的行為是所要求的滑動(dòng)器必要特征之一。減壓時(shí)的行為是飛行高度在減壓條件下減小以使得滑動(dòng)器接觸盤時(shí)引起的滑動(dòng)器振動(dòng)。在減壓條件下，由于制造時(shí)的偏差和尋道(seek)引起的飛行高度的復(fù)合減小，滑動(dòng)器可能會(huì)接觸磁盤。因此，為了制造高可靠性的磁盤裝置，必須使減壓時(shí)的滑動(dòng)器振動(dòng)最小。

發(fā)明內(nèi)容
考慮這些情況而作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種具有改善的穩(wěn)定性和可靠性的盤裝置，其中，減壓時(shí)的滑動(dòng)器的振動(dòng)被抑制。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，按照本發(fā)明的一方面的盤裝置包括表面粗糙度用Ra表示為0.8nm或更小、直徑為1英寸或更小的盤形記錄介質(zhì)；支承該記錄介質(zhì)和使該記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)單元；具有滑動(dòng)器和設(shè)置在該滑動(dòng)器上并向所述記錄介質(zhì)記錄信息和從該記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息的頭部的頭，其中，該滑動(dòng)器具有與記錄介質(zhì)表面相對(duì)的對(duì)向表面并且在記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)時(shí)由記錄介質(zhì)表面和對(duì)向表面之間產(chǎn)生的氣流氣動(dòng)地支承；和支承該頭以便于其相對(duì)于所述記錄介質(zhì)運(yùn)動(dòng)并且將指向所述記錄介質(zhì)表面的1gf(克力)或更大的頭荷重施加到該頭上的頭懸架，所述滑動(dòng)器具有由形成在所述對(duì)向表面中的凹陷部限定并產(chǎn)生負(fù)壓的負(fù)壓腔，從該對(duì)向表面突出的先導(dǎo)臺(tái)階部和先導(dǎo)墊位于該負(fù)壓腔的相對(duì)于氣流的上游側(cè)并且面對(duì)所述記錄介質(zhì)，從所述對(duì)向表面突出的尾部臺(tái)階部和尾部墊位于該負(fù)壓腔的相對(duì)于氣流的下游側(cè)并且面對(duì)該記錄介質(zhì)，該尾部墊的表面積占該滑動(dòng)器的盤對(duì)向表面的面積的1.5％或更多，并且至少該尾部墊的表面被微觀結(jié)構(gòu)化。
按照本發(fā)明的一方面，尾部臺(tái)階部的表面積增加以保持減壓時(shí)的空氣軸承力，并且滑動(dòng)器表面被微觀結(jié)構(gòu)化，從而防止滑動(dòng)器和盤表面之間的吸引。因此，可以提供具有改善的穩(wěn)定性和可靠性的盤裝置。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明中得到闡述，并且將在說明中變得部分明顯或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到了解。通過以下具體指出的示例和組合，可以理解和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。


包括在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與上文給出的概括描述和下文給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示出按照本發(fā)明的一實(shí)施例的硬盤驅(qū)動(dòng)器(以下稱之為HDD)的平面圖；圖2是示出HDD的磁頭部分的放大側(cè)視圖；圖3是示出磁頭的滑動(dòng)器的盤對(duì)向表面?zhèn)鹊耐敢晥D；圖4是示出滑動(dòng)器的盤對(duì)向表面?zhèn)鹊钠矫鎴D；圖5是示出不同直徑的盤的徑向位置和線速度之間的關(guān)系的曲線圖；圖6是示意性示出磁頭的滑動(dòng)器和磁盤表面彼此互相接觸的狀態(tài)的示意圖；圖7是示意性示出磁頭的滑動(dòng)器和磁盤表面的接觸部分的放大圖；圖8是示出微觀結(jié)構(gòu)滑動(dòng)器的一部分的放大圖；圖9是示出圖8所示的滑動(dòng)器的一部分的剖面圖；和圖10A和10B是示出微觀結(jié)構(gòu)深度和承載區(qū)域之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述將本發(fā)明的盤裝置應(yīng)用于HDD的實(shí)施例。
如圖1所示，HDD包括頂部敞開口的矩形盒狀殼體12和頂蓋(未示出)。該頂蓋通過螺旋件旋擰到該殼體上并閉合該殼體的頂部開口。
殼體12容納用作記錄介質(zhì)的磁盤16、主軸馬達(dá)18、磁頭、和托架組件22。主軸馬達(dá)18用作支承盤并使盤旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)單元。磁頭用于向盤上寫入和從盤讀取信息。托架組件22支承磁頭以使其相對(duì)于磁盤16移動(dòng)。殼體12還包括音圈馬達(dá)(VCM)24、斜坡加載機(jī)構(gòu)25、基板單元21等。VCM 24使托架組件搖擺和定位。當(dāng)磁頭移到盤的最外緣時(shí)，斜坡加載機(jī)構(gòu)25保持磁頭位于離開磁盤的閑置位置。基板單元21具有頭IC等。
印刷電路板(未示出)被旋擰到殼體12的底壁的外表面上。該電路板通過基板單元21控制主軸馬達(dá)18、VCM 24和磁頭的各自的操作。
磁盤16在其上表面和下表面上分別具有磁記錄層。磁盤16表面的用Ra表示的表面粗糙度為0.8nm或更小。磁盤16的直徑為1英寸或更小，例如0.85英寸。盤16安裝在主軸馬達(dá)18的轂(未示出)的外周緣上，并通過夾持彈簧17固定在該轂上。當(dāng)馬達(dá)18被驅(qū)動(dòng)時(shí)，盤16以給定速度例如4200rpm沿箭頭B的方向旋轉(zhuǎn)。
托架組件22包括固定在殼體12的底壁上的支承組件26和從支承組件延伸的臂件32。這些臂件32平行于磁盤16表面設(shè)置并且彼此間隔開。它們從支承組件26沿相同的方向延伸。托架組件22設(shè)置有懸架38，其中每個(gè)懸架都由可彈性變形的細(xì)長板簧形成。懸架38各自具有通過點(diǎn)焊或粘結(jié)固定在臂件32的各遠(yuǎn)端上的近端，并且從臂件延伸。每個(gè)懸架38都可以與其相應(yīng)的臂件32一體地形成。臂件32和懸架38構(gòu)成頭懸架。頭懸架和磁頭構(gòu)成頭懸置組件。
如圖2所示，每個(gè)磁頭40都有一個(gè)基本呈矩形的滑動(dòng)器42和該滑動(dòng)器上的用于記錄并再現(xiàn)的頭部44。它被固定到設(shè)置在懸架38的遠(yuǎn)端部上的平衡簧41上。通過懸架38的彈性將指向磁盤16表面的頭荷重L施加到每個(gè)磁頭40上。如下文所述，頭荷重設(shè)定為1gf或更大。
如圖1所示，托架組件22具有從支承組件26沿臂件32的相反方向延伸的支承架45。該支承架支承構(gòu)成VCM 24的一部分的音圈47。支承架45用合成樹脂在音圈47外周緣上一體地模制成形。音圈47位于一對(duì)固定在殼體12上的軛片49之間。音圈47和軛片以及固定在其中一個(gè)軛片上的磁體(未示出)一起構(gòu)成VCM 24。如果音圈47被通電，托架組件22圍繞支承組件26搖擺，并且磁頭40移動(dòng)到并定位在希望的磁盤16軌道上方。
斜坡加載機(jī)構(gòu)25包括斜塊51和突出部53。斜塊51設(shè)置在殼體12的底壁上并且位于磁盤16外側(cè)。突出部53從各懸架38的遠(yuǎn)端延伸。當(dāng)托架組件22搖擺到磁盤16外側(cè)的閑置位置時(shí)，每個(gè)突出部53與形成在斜塊51上的傾斜表面接合。此后，通過傾斜表面的斜度拉動(dòng)突出部53，從而使磁頭卸載。
下面是對(duì)磁頭40的詳細(xì)描述。如圖2到4所示，磁頭40具有基本為長方體的滑動(dòng)器42?；瑒?dòng)器具有面對(duì)磁盤16表面的矩形的盤對(duì)向表面43。盤對(duì)向表面43的縱向限定為第一方向X，垂直于它的橫向限定為第二方向Y。
磁頭40被構(gòu)造成飛行(浮動(dòng))滑動(dòng)器。當(dāng)磁盤16旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑動(dòng)器42被盤表面和盤對(duì)向表面43之間產(chǎn)生的氣流C(空氣軸承力)氣動(dòng)地支承。當(dāng)HDD正在操作時(shí)，滑動(dòng)器42的盤對(duì)向表面43在在與盤表面之間有一間隙的情況下面盤對(duì)向表面方面從來沒有失誤。氣流C的方向與磁盤16的旋轉(zhuǎn)方向B一致。滑動(dòng)器42相對(duì)于磁盤16表面定位，以使得盤對(duì)向表面43的第一方向X與氣流C的方向基本一致。
先導(dǎo)臺(tái)階部50從盤對(duì)向表面43突出以面對(duì)磁盤表面。臺(tái)階部50在相對(duì)于氣流C方向的上游側(cè)封閉，在下游側(cè)具有基本呈U形的開口。為了保持磁頭40的俯仰角，用于通過空氣軸承支承滑動(dòng)器42的先導(dǎo)墊52從先導(dǎo)臺(tái)階部50突出。先導(dǎo)墊52具有沿第二方向Y連續(xù)延伸的細(xì)長形狀并且位于滑動(dòng)器42的相對(duì)于氣流C的入口端側(cè)。
先導(dǎo)臺(tái)階部50具有一對(duì)沿著盤對(duì)向表面43的長邊延伸并且彼此相對(duì)地間隔開的軌道部46。每個(gè)都軌道部46從先導(dǎo)墊52向滑動(dòng)器42的下游端側(cè)延伸。側(cè)墊48形成在各軌道部46上并且面對(duì)磁盤表面。
一負(fù)壓腔54基本在盤對(duì)向表面43的中央部形成，該負(fù)壓腔為由軌道部46和先導(dǎo)臺(tái)階部50限定的凹陷部。負(fù)壓腔54形成在先導(dǎo)臺(tái)階部50的相對(duì)于氣流C方向的下游側(cè)，并且在下游側(cè)開口。由于負(fù)壓腔54的存在，可以在盤對(duì)向表面43的中央部產(chǎn)生負(fù)壓，包括在HDD中實(shí)現(xiàn)的全部斜交角。
滑動(dòng)器42具有從盤對(duì)向表面43的下游側(cè)端部突出并且面對(duì)磁盤表面的尾部臺(tái)階部56。尾部臺(tái)階部56位于負(fù)壓腔54的相對(duì)于氣流C方向的下游側(cè)，并且基本位于盤對(duì)向表面43的相對(duì)于橫向的中心。
如圖3和4所示，尾部臺(tái)階部56基本呈矩形塊狀，并且設(shè)置在盤對(duì)向表面43的出口端側(cè)。尾部臺(tái)階部56的上表面面對(duì)磁盤16表面。尾部墊66形成在尾部臺(tái)階部56的上表面的下游側(cè)端部，并且面對(duì)盤16表面。
如圖2到4所示，磁頭40的頭部44具有向磁盤16記錄信息和從磁盤16再現(xiàn)信息的記錄元件和再現(xiàn)元件。記錄元件和再現(xiàn)元件埋置在滑動(dòng)器42的相對(duì)于氣流C方向的下游側(cè)端部中。它們具有形成在尾部墊66中的讀/寫縫隙64。
如圖2所示，具有這一構(gòu)型的磁頭40以傾斜的姿態(tài)飛行，以使得頭部44的讀/寫縫隙64位于很接近盤表面的位置。
在如此構(gòu)成的滑動(dòng)器中，尾部墊66上表面的面積占盤對(duì)向表面43總面積的1.5％或更多，優(yōu)選地從2％-5％。此外，如下文詳細(xì)所述，至少尾部墊66的上表面，即本實(shí)施例中的盤對(duì)向表面43的整個(gè)表面被微觀結(jié)構(gòu)化為具有1nm或更深的微觀結(jié)構(gòu)深度。
在如此構(gòu)成的HDD中，減壓時(shí)的行為是要求滑動(dòng)器42具有的基本特性之一。減壓時(shí)的行為是飛行高度在減壓條件下減小以使得滑動(dòng)器接觸盤時(shí)引起的滑動(dòng)器振動(dòng)。在減壓條件下，由于制造時(shí)的偏差和尋道引起的飛行高度的復(fù)合減小，滑動(dòng)器42可能會(huì)接觸磁盤16。因此，為了制造高可靠性的磁盤裝置，必須使減壓時(shí)的滑動(dòng)器振動(dòng)最小。
降落/起飛(TD/TO)測試是很頻繁地用于評(píng)價(jià)低壓時(shí)的滑動(dòng)器行為的流行方法。在該測試中，通過聲音發(fā)射(AE)傳感器或激光多普勒振動(dòng)計(jì)觀察滑動(dòng)器的振動(dòng)，同時(shí)當(dāng)壓力減小時(shí)磁頭裝載在磁盤上。當(dāng)滑動(dòng)器與磁盤接合并且劇烈振動(dòng)時(shí)(降落模式)，讀取大氣壓。在這種狀態(tài)下，在觀察振動(dòng)時(shí)逐漸增加壓力。當(dāng)滑動(dòng)器停止與磁盤接合并停止振動(dòng)時(shí)(起飛模式)，讀取大氣壓。根據(jù)通過從起飛大氣壓中減去降落大氣壓得到的大氣壓差(TO-TD)評(píng)價(jià)振動(dòng)敏感性。由于如果該大氣壓差較小振動(dòng)會(huì)很快停止，所以可以將滑動(dòng)器視為減壓時(shí)振動(dòng)小的高性能滑動(dòng)器。下文中，減壓時(shí)的振動(dòng)這一方面將被稱為減壓特性，具有較小大氣壓差的滑動(dòng)器將被描述為具有良好的減壓特性。
圖5示出具有三種盤直徑的HDD的各自的線速度，表1表示典型的TD/TO測試結(jié)果。TD/TO特性根據(jù)滑動(dòng)器42的ABS樣式和俯仰及搖擺角度、冠頂和拱面的形狀、介質(zhì)表面粗糙度而變化。然而，表1所示的結(jié)果代表安裝在具有那些盤直徑的HDD中的磁頭的典型示例，并且磁盤具有相同的表面粗糙度。因此，可以將這些特性視為一般特性。
表1

本實(shí)施例中描述的小直徑盤為1英寸或更小的盤。在下文中，0.85英寸的盤將作為本實(shí)施例的盤的典型示例來描述。表1指出，0.85英寸的盤與2.5英寸和1.8英寸的盤相比，大氣壓差(TO-TD)大得多并且減壓特性更差，盡管這些盤的TD大氣壓基本沒有差別。這一點(diǎn)被推測為歸因于每個(gè)磁盤的線速度低至對(duì)于由低空氣軸承壓力支承的0.8英寸滑動(dòng)器來說空氣軸承的剛性不足。如從圖5中所看到的，該低線速度條件是一特殊條件，以使得0.85英寸盤的線速度比相互重疊的1.8英寸盤的外側(cè)線速度和2.5英寸盤的內(nèi)側(cè)線速度低得多。
降落-起飛現(xiàn)象是在滑動(dòng)器42已開始與磁盤接合并振動(dòng)之后通過加壓重新獲得飛行高度的現(xiàn)象，由此，滑動(dòng)器42和磁盤之間的碰撞頻率被降低，并且最終完成起飛。因此，為了使滑動(dòng)器和磁盤之間的碰撞頻率較低，滑動(dòng)器應(yīng)該優(yōu)選地不易振動(dòng)或具有高剛性。
當(dāng)滑動(dòng)器42和磁盤彼此接觸時(shí)，三個(gè)力，(1)空氣軸承力，(2)盤的反作用力和(3)可歸因于盤表面上的潤滑劑的作用在滑動(dòng)器42上的引力。引力(3)是將滑動(dòng)器吸引到盤上的力。如果該力太大，滑動(dòng)器容易粘附到盤上，使得滑動(dòng)器不易停止振動(dòng)。因此，為了改善減壓特性，減小滑動(dòng)器和盤之間的引力是重要的。
另一方面，將滑動(dòng)器42壓靠在磁盤上的頭荷重也是一個(gè)重要因素。通常，用于小直徑盤的磁盤裝置用于移動(dòng)設(shè)備，例如移動(dòng)電話。因此，當(dāng)與其它大直徑盤裝置相比較時(shí)，需要較高的耐沖擊性能。為了提高操作中的磁盤裝置的耐沖擊性能，提高頭荷重是必要的。
表2示出當(dāng)作為小直徑磁盤的典型示例的0.85英寸磁盤裝置中的滑動(dòng)器ABS(空氣軸承表面)樣式和頭荷重改變時(shí)所獲得的耐沖擊仿真和局部實(shí)測(觀察)的結(jié)果。測定仿真中的耐沖擊性能的條件是滑動(dòng)器42和磁盤不應(yīng)彼此碰撞。此外，由于為了簡便，1gf和1.5gf(頭荷重用滑動(dòng)器)是通過稍微修改2gf頭荷重用滑動(dòng)器而構(gòu)造的，所以用于代表近似性能的仿真的滑動(dòng)器42的ABS樣式不是最佳的。此外，根據(jù)2gf條件的結(jié)果，在仿真和實(shí)測之間有大約50G的差別。
表2

為了確保用于移動(dòng)用途的磁盤裝置所需要的1000G的下落沖擊加速度，如從表2中所看到的，考慮到仿真和實(shí)測之間的差別和ABS樣式并非最佳的事實(shí)，需要大約1gf或更大的頭荷重。因此，在小直徑磁盤裝置中，1gf或更大的頭荷重是必要的。因此在下面的描述中，所有的頭荷重將被假定為1gf或更大，除非有其它說明。
如果考慮上述降落-起飛現(xiàn)象的機(jī)理，空氣軸承產(chǎn)生的壓力，即空氣軸承剛性在用于0.85英寸磁盤驅(qū)動(dòng)器的特定線速度條件下較低，因此減壓特性必然較差。此外，為了實(shí)現(xiàn)小直徑盤裝置的必要的耐沖擊性能，頭荷重應(yīng)為1gf或更大是必要的。因此，在本實(shí)施例中，具有低線速度、低剛性和1gf或更大頭荷重的小直徑磁盤的滑動(dòng)器中的減壓特性得到改善。
如上所述，在小直徑磁盤裝置的滑動(dòng)器中，空氣軸承剛性不可避免地減小，使得減壓特性較差。然而，由于小直徑，剛性的這一減小是不可避免的。盡管剛性可能可以通過將滑動(dòng)器42的盤對(duì)向表面43的樣式做成一定形狀而提高，但不能期望過高。此外，如從表1所看到的，直徑約0.85英寸的小直徑磁盤的減壓特性嚴(yán)重惡化，因此不能沒有改善地提供高可靠性的滑動(dòng)器。因此，可以設(shè)計(jì)一種構(gòu)型以減小滑動(dòng)器42和磁盤之間的引力，該引力是測定減壓特性的另一因素。
圖6示意性地示出滑動(dòng)器42和磁盤16在滑動(dòng)器42的拖尾緣彼此接觸的狀態(tài)。當(dāng)滑動(dòng)器42和磁盤16接觸時(shí)，如前所述，滑動(dòng)器受到4個(gè)力，頭荷重L、空氣軸承力72、盤反作用力73和引力74。
圖7微觀地示出用于一滑動(dòng)器42的表面突起(asperities)的盤反作用力73和引力74。在該附圖中，滑動(dòng)器表面77和盤表面16a都是粗糙的。盤表面是理想的平坦面。滑動(dòng)器表面具有代表等效粗糙度的均勻的突起半徑和突起高度，該等效粗糙度取決于滑動(dòng)器表面和盤表面。
當(dāng)滑動(dòng)器42與磁盤16表面16a接觸時(shí)，盤表面16a使滑動(dòng)器表面77的突起79斷裂，因此在這部分產(chǎn)生突起反作用力83。整個(gè)接觸區(qū)域的突起反作用力用各個(gè)突起反作用力、突起密度和表觀接觸面積的乘積表示。
另一方面，由于磁盤表面16a涂覆有潤滑劑88，突起79周圍形成彎月面75，從而產(chǎn)生引力74。盡管在這種情況下，彎月面75是端部浸漬(toe-dipping)的狀態(tài)，但它們可以可選地為丸藥盒狀態(tài)。整個(gè)接觸區(qū)域的引力74用突起79的引力、突起密度和表觀接觸面積的乘積表示。
下面的等式給出了端部浸漬狀態(tài)下的每個(gè)突起79的引力FmFm＝2πRγ(1+cosθ)N0(h0，A，D)，其中R是突起半徑，γ是接觸角，N0(h0，A，D)是突起數(shù)目(潤滑劑厚度h0，接觸面積A，突起密度函數(shù)D)。
因此，為了減小引力Fm，(1)減小磁盤上的潤滑劑厚度，(2)減小磁盤和滑動(dòng)器的突起密度，或者(3)減小滑動(dòng)器的接觸面積。然而，如果潤滑劑厚度減小，那么覆蓋率變得較差，以至于盤表面不能被完全覆蓋。磁盤表面的突起密度必然取決于盤材料和制造方法。在現(xiàn)代的高記錄密度磁盤中，那些具有低突起密度和高度的盤有利于改善寫/讀信號(hào)的品質(zhì)。這一要求與減小引力是矛盾(相抵觸)的。
因此按照本實(shí)施例，滑動(dòng)器42的接觸面積減小。減小ABS表面的接觸磁盤16的那部分面積是減小滑動(dòng)器42的接觸面積的一種方法。如圖4所示，滑動(dòng)器42的容易接觸磁盤的那部分，即尾部墊66的下游端側(cè)緣具有俯仰角，因此那一部分的飛行高度最低。此外，當(dāng)滑動(dòng)器42搖擺時(shí)，每個(gè)軌道部46的下游側(cè)端可以是最低飛行點(diǎn)。因此，減小尾部墊66的下游端側(cè)緣和軌道部46的下游側(cè)端的面積，以減小與磁盤的接觸面積。然而，由于這些位置也是產(chǎn)生高壓的部分，如果面積減小，支承滑動(dòng)器42的空氣軸承力必然會(huì)降低。如果拖尾緣的壓力降低，則飛行高度必然降低。如果軌道部46的壓力降低，則搖擺方向上的剛性降低并且不穩(wěn)定。
在線速度和空氣軸承壓力低且具有滿足耐沖擊性能的1gf或更大的頭荷重的小直徑磁盤用頭滑動(dòng)器中，必須增加尾部臺(tái)階部56和尾部墊66的各自的表面積以承載較大的荷重。因此，不希望的是，考慮耐沖擊性能而減小尾部墊的面積，以及減小的飛行高度和不充分的搖擺剛性。
按照本實(shí)施例，滑動(dòng)器42的尾部墊66的上表面的表面積是盤對(duì)向表面43的整個(gè)表面積的1.5％或更大，優(yōu)選地是從2％到5％。
因此，在不極大程度地改變產(chǎn)生的壓力的情況下減小接觸面積是重要的。為了達(dá)到這一點(diǎn)，通過利用構(gòu)成稱作AlTiC的多晶材料的Al和TiC之間的蝕刻率差值來形成凹槽，其中AlTiC是滑動(dòng)器42的主要材料。通常，這些凹槽被稱作微觀結(jié)構(gòu)。圖8示出一個(gè)通過利用Al和TiC之間的蝕刻率差值使滑動(dòng)器42的盤對(duì)向表面43微觀結(jié)構(gòu)化的示例。圖8示出通過具有1μm×1μm視場的原子力顯微鏡(AFM)觀察到的圖像，圖9示出基于圖8的剖面的示例。在圖8中，黑色和白色部分分別代表Al和TiC。傳統(tǒng)的AlTiC滑動(dòng)器的面積比是TiC∶Al＝3∶7。
另一方面，在圖9的剖面中，標(biāo)號(hào)86和87分別表示Al和TiC。在該示例中，Al和TiC之間的高度差(微觀結(jié)構(gòu)深度)為2nm或更大。在微觀結(jié)構(gòu)中，AlTiC材料中的Al和TiC之間的組成比(基本等于面積比)基本是固定的。因此，為了控制引力，必須控制微觀結(jié)構(gòu)深度。在一種測量微觀結(jié)構(gòu)深度的方法中，通過AFM測定滑動(dòng)器42的表面，并參照其剖面對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是，按照這一方法只能測量非常小的面積的深度。因此，優(yōu)選地，應(yīng)該通過評(píng)價(jià)整個(gè)AFM視場的高度的承載曲線-例如圖10A和10B所示的曲線-和測量這些曲線的兩個(gè)峰值之間的間隔來測量深度。這兩個(gè)峰值各自對(duì)應(yīng)各微觀結(jié)構(gòu)的凹陷部和突出部。
表3和表4示出在使用和不使用微觀結(jié)構(gòu)的情況下，具有三種盤直徑的HDD的各自的線速度和TD/TO測試結(jié)果。表3示出不使用微觀結(jié)構(gòu)的情況，表4示出使用微觀結(jié)構(gòu)的情況。正如從這些表中所看出的，盤直徑越小和線速度越低，利用微觀結(jié)構(gòu)的降落大氣壓和起飛大氣壓之間的差值的(TO-TD)的減量越大。
表3

表4

通常，確保磁盤裝置可靠性的起飛大氣壓約為0.7atm(大氣壓)，這基本等于海拔10,000英尺(3000m)處的大氣壓，其由該裝置確保。因此，對(duì)于以0.85英寸盤為代表的1英寸或更小的小直徑磁盤用盤驅(qū)動(dòng)器來說，可以表明，除非用微觀結(jié)構(gòu)減小引力，否則無法獲得所需的起飛大氣壓。
表5示出當(dāng)改變微觀結(jié)構(gòu)深度時(shí)獲得的TD/TO的測試結(jié)果。當(dāng)微觀結(jié)構(gòu)深度為0.8nm時(shí)，沒有影響。這是因?yàn)?.8nm的深度太淺，以至于潤滑劑蔓延到達(dá)微觀結(jié)構(gòu)的凹陷部，因此增加了吸引面積。
表5

另一方面，如果微觀結(jié)構(gòu)深度是2nm，將產(chǎn)生效果，并且4nm和2nm的深度在效果上幾乎沒有差別。這被假定歸因于如果深度為2nm或更大潤滑劑的蔓延無法到達(dá)凹陷部。因此，優(yōu)選地，根據(jù)對(duì)承載曲線的評(píng)價(jià)，微觀結(jié)構(gòu)深度應(yīng)該為大約2nm。
根據(jù)以這種方式構(gòu)造的HDD，即使在使用1英寸或更小直徑的小直徑磁盤的情況下，也可以通過保持減壓時(shí)的滑動(dòng)器空氣軸承力并且使滑動(dòng)器表面微觀結(jié)構(gòu)化來阻止滑動(dòng)器和盤表面之間的吸引。因此，可以防止減壓時(shí)的頭振動(dòng)，因而可以獲得具有改善的穩(wěn)定性和可靠性的盤裝置。
本發(fā)明不直接局限于上述實(shí)施例，它的組件可以在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下進(jìn)行修改。此外，通過適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合所描述的與上述實(shí)施例相關(guān)的多個(gè)組件，可以作出不同的發(fā)明。例如，可以省略某些根據(jù)前述實(shí)施例的組件。此外，根據(jù)不同實(shí)施例的組件可以根據(jù)需要進(jìn)行組合。
先導(dǎo)臺(tái)階部、尾部臺(tái)階部和滑動(dòng)器的墊的形狀、尺寸等可以按照需要作不同的改變，而不局限于前述實(shí)施例。此外，磁盤的數(shù)目和磁頭的數(shù)目可以按需要增加。
權(quán)利要求
1.一種盤裝置，其特征在于，它包括表面粗糙度用Ra表示為0.8nm或更小、直徑為1英寸或更小的盤形記錄介質(zhì)；支承該記錄介質(zhì)和使該記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)單元；具有滑動(dòng)器和設(shè)置在該滑動(dòng)器上并向所述記錄介質(zhì)記錄信息和從該記錄介質(zhì)再現(xiàn)信息的頭部的頭，其中，該滑動(dòng)器具有與記錄介質(zhì)的表面相對(duì)的對(duì)向表面并且在記錄介質(zhì)旋轉(zhuǎn)時(shí)由該記錄介質(zhì)表面和該對(duì)向表面之間產(chǎn)生的氣流氣動(dòng)地支承；和支承該頭以便于其相對(duì)于所述記錄介質(zhì)運(yùn)動(dòng)并且將指向所述記錄介質(zhì)表面的1gf或更大的頭荷重施加到該頭上的頭懸架，所述滑動(dòng)器具有由形成在所述對(duì)向表面中的凹陷部限定并產(chǎn)生負(fù)壓的負(fù)壓腔，從該對(duì)向表面突出的先導(dǎo)臺(tái)階部和先導(dǎo)墊位于該負(fù)壓腔的相對(duì)于氣流的上游側(cè)并且面對(duì)所述記錄介質(zhì)，從所述對(duì)向表面突出的尾部臺(tái)階部和尾部墊位于該負(fù)壓腔的相對(duì)于氣流的下游側(cè)并且面對(duì)該記錄介質(zhì)，該尾部墊的表面積占該滑動(dòng)器的盤對(duì)向表面的面積的1.5％或更多，并且至少該尾部墊的表面被微觀結(jié)構(gòu)化。
2.一種如權(quán)利要求1所述的盤裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)器上的微觀結(jié)構(gòu)的深度為1nm或更大。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的盤裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)器具有一對(duì)從所述先導(dǎo)臺(tái)階部延伸至該滑動(dòng)器的下游端并從所述對(duì)向表面突出以便圍繞所述負(fù)壓腔的軌道部。
全文摘要
一種頭(40)的滑動(dòng)器(42)，該滑動(dòng)器具有由形成在對(duì)向表面(43)限定的負(fù)壓腔(54)，從該對(duì)向表面突出并且位于負(fù)壓腔的相對(duì)于氣流的上游側(cè)的先導(dǎo)臺(tái)階部(50)和先導(dǎo)墊(52)，和從該對(duì)向表面突出并且位于負(fù)壓腔的相對(duì)于氣流的下游側(cè)的尾部臺(tái)階部(56)和尾部墊(66)。尾部墊的表面積占滑動(dòng)器的盤對(duì)向表面的面積的1.5％或更多，并且至少尾部墊的表面被微觀結(jié)構(gòu)化。面對(duì)滑動(dòng)器的記錄介質(zhì)的表面粗糙度用Ra表示是0.8nm或更小，并且頭懸架將1gf或更大的頭荷重施加在該頭上。
文檔編號(hào)G11B21/21GK1822106SQ20051013157
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者高橋干, 吉田和弘, 羽生光伸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝